化工原理精馏习题

同学:

下面有关于第一章蒸馏的8道题目，习题课时每组随机抽出1人上台讲解，题目在以下8题中随机抽取，成绩为该组习题课成绩，计入总成绩，请认真完成。1.在一连续精馏塔中分离苯-甲苯混合物。已知进料量为25kmol/h,原料液中含苯0.55（摩尔分数，泡点进料,塔顶采用全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的1.65倍，经分离后塔顶馏出液含苯0.96（摩尔分数塔底釜殘液含苯0.03（摩尔分数，操作条件下物系的平均相对挥发度为2.68。试计算：

1塔顶馏出液的流量,kmol/h; 2操作回流比

2. 有一连续精馏塔，分离苯-甲苯混合液,原料液中含苯20%（质流出液含苯97%（质,料液于泡点加入，在此温度下，苯的饱和蒸汽压为1344mmHg ,加料板上液体可视为与料液组成相同，塔板效率为100% , R = 2.0R min。常压操作,求加料上一层塔板下降液体组成。

3. 在连续精馏操作中，已知操作线方程为：精馏段y=0.75x+0.24 ;提馏段

y=1.25x-0.02,若原料液于露点温度下进入精馏塔中。

试求:（1原料液、馏出液、和釜残液的组成。

（2操作回流比

4. 要设计一丙酮-醋酸精馏塔,常压连续操作。已知a = 6.0 x F= 0.5 x D= 0.99 （丙酮mol分率产品回收率& =95塔顶设全凝器,饱和液体回流。R=1.3Rmin且为饱和液体进料。

求:1精操线，提操线方程

2最佳加料位置时的NT

5. 在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合物,原料中含苯0.44（摩尔分数，进料量

100kmol/h,操作条件下平均相对挥发度为2.5,精馏段操作线

第一章蒸馏

1、熟悉气液平衡方程、精馏段操作线方程、提馏段操作线方程和q线方程的表达形式并能进行计算；

2、能根据物料进料状况列出q线方程并用于计算，从而根据q线方程、进料组成还有气液平衡方程计算出点（x q，

y q），再进一步计算出最小回流比R min；例如饱和液相进料（泡点进料）时，q线方程式x=x F，即x q=x F；而饱和蒸汽进料时，q线方程式y=x F，即y q=x F。

3、掌握通过质量分数换算成摩尔分数以及摩尔流量的方法，要特别注意摩尔流量计算时应该用每一个组分的流

量乘以它们的摩尔分数而不是质量分数。

习题1：书上P71页课后习题第5题；

分析：本题的考察重点是质量分数与摩尔分数之间的转换，这个转换大家一定要注意，很多同学在此常会出错。在此我们采用直接将原料组成和原料流量都转换成摩尔量来进行计算，首先还是先列出所有题目给出的已知量，

①

子量

②

③

子量

④

问题了。

习题2

其中x q，y q

x q=x F；

q线方程，

习题3

液平衡方程，而全凝器没有这个性质。所以根据题目首先还是列出已知条件（提醒：大家在读题的时候一定要注意题目给出的是质量分数还是摩尔分数，本题是摩尔分数相对比较简单，如果是质量分数的话一定要先转换成摩尔分数）

这里大家要注意，因为我们分析知道分凝器相当于一块塔板，但是题目中已经告诉我们精馏塔塔顶第一层板的液相组成，所以分凝器的塔板编号就不能是第一块，而一般我们对塔板编号是从塔顶往塔底编号，所以这里我们就假设分凝器是第零块塔板，下标用“0”代替，所以根据题目来说我们就知道分凝器向塔内提供的回流液就是分凝器上的液相组成，而分凝器上的气相则进入了全凝器，也就是说

五 蒸馏

汽液相平衡

1.1 苯(A)与氯苯(B)的饱和蒸汽压[mmHg]和温度[℃]的关系如下:

t 80.92 90 100 110 120 130 131.8 p 0 A 760 1008 1335 1740 2230 2820 3020 p 0 B 144.8 208.4 292.8 402.6 542.8 719 760

假设苯—氯苯溶液遵循Raoult 定律,且在1atm 下操作,试作： (1) 苯—氯苯溶液的t —x(y)图及y —x 图；

(2) 用相对挥发度的平均值另行计算苯—氯苯的x —y 值。

1.2 苯—甲苯混合液的组成x=0.4(摩尔分率),求其在总压p=600[mmHg]下的泡点及平衡汽相组成。又苯和甲苯的混合气含苯40％(体积％)，求常压下的露点。苯—甲苯混合液服从拉乌尔定

律。苯(A)和甲苯(B)的蒸汽压p 0 A 、p 0

B [mmHg],按下述Antoine 方程计算：式中t 为温度[℃]。 lg p 0 A =6.89740-1206.350/(t+220.237)

lg p 0 B =6.95334-1343.943/(t+219.237)

1.3 某双组分理想物系当温度t=80℃时，p 0 A =106.7kPa ，p 0

B =40kPa ，液相摩尔组成为 x A =0.4，试求:

(1) 与此液相组成相平衡的汽相组成y A ； (2) 相对挥发度α。

1.4 一双组分精馏塔，塔顶设有分凝器，进入分凝器的汽相组成y 1=0.96(•摩尔分率,下同)，冷凝液组成x D =0.95，两个组分的相对挥发度α=2，求:

五蒸馏习题解答

1解:

(1)作x-y图及t-x(y)图,作图依据如下:

∵x A=(p-p B0)/(p A0-p B0); y A=p A0×x A/p

以t=90℃为例,x A=/=

y A=1008×760=

t℃90100110120130

x10

y10

(1+10

(2)用相对挥发度计算x-y值:

y=αx/[1+(α-1)x]

式中α=αM=1/2(α1+α2)

∵α=p A0/p B0

α1=760/= ;α2=3020/760=

∴αM=1/2(α1+α2)=1/2+=

y=(1+

由此计算x-y值亦列于计算表中,y-x图,t-x(y) 图如下:

1 题附图

2解:

(1)求泡点:

在泡点下两组分的蒸汽分压之和等于总压P,即:p A+p B=p A0x A+x B0x B=p求泡点要用试差法,先设泡点为87℃

lgp A0= p A0==[mmHg]

lgp B0= p B0==[mmHg]

×+×=595≈600mmHg

∴泡点为87℃,气相平衡组成为

y=p A /p=p A 0x A /P=×600= (2)求露点:

露点时,液滴中参与甲苯组成应符合下列关系: x A +x B =1或p A /p A 0+p B /p B 0=1 式中 p A =×760=304[mmHg]; p B =×760=456[mmHg]

求露点亦要用试差法,先设露点为103℃,则:lgp A 0= (103+= ∴p A 0=[mmHg]

lgp B 0= ∴p B 0=[mmHg] 于是 :

304/+456/=<1

再设露点为102℃,同时求得p A 0=; p B 0= 304/+456/=≈1 故露点为102℃,平衡液相组成为 x A =p A /p A 0=304/= 3解:

3、某连续精馏操作分离二元混合溶液,已知操作线方程为:

精馏段提馏段

若进料时,原料为气液相各占一半得混合态,求塔顶及塔底产品产率及回流比。

分析:若求产品产率,必须确定塔顶产品,塔底产品与进料得组成。将精馏段操作线方程、提馏段操作线方程分别与对角方程联立,即可确定塔顶,塔底组成。而进料组成可由两个操作线方程与进料方程联解求得

4、用一精馏塔分离二元理想混合物,塔顶为全凝器冷凝,泡点温度下回流,原料液中含轻组分0、5(摩尔分数,下同),操作回流比取最小回流比得１、４倍,所得塔顶产品组成为０.９５,釜液组成为０.０５.料液得处理量为１００.料液得平均相对挥发度为３,若进料时蒸气量占一半,试求:

(1)提馏段上升蒸气量;

(2)自塔顶第2层板上升得蒸气组成。

分析:欲解提馏段得蒸气量,须先知与之有关得精馏段得蒸气量。而又须通过才可确定。可见,先确定最小回流比,进而确定就是解题得思路。

5、在一连续精馏塔中分离二元理想混合液。原料液为饱与液体,其组成为0、5,要求塔顶馏出液组成不小于0、95,釜残液组成不大于0、05(以上均为轻组分A得摩尔分数)。塔顶蒸汽先进入一分凝器,所得冷凝液全部作为塔顶回流,而未凝得蒸气进入全凝器,全部冷凝后作为塔顶产品。全塔平均相对挥发度为2、5,操作回流比。当馏出液流量为时,试求: （1）塔顶第1块理论板上升得蒸汽组成;

（2）提馏段上升得气体量。

分析:因为出分凝器得冷凝液与未液化得蒸气成相平衡关系,故分凝器相当一层理论塔板。应注意,自分凝器回流塔内得液相组成与自全凝器出来得产品组成不同。

第一章 蒸馏

1、 熟悉气液平衡方程、精馏段操作线方程、提馏段操作线方程和q 线方程的表达形式并能进行计算；

2、 能根据物料进料状况列出q 线方程并用于计算;从而根据q 线方程、进料组成还有气液平衡方程计算出点x q ;y q ;再进一步计算出最小回流比

R min ；例如饱和液相进料泡点进料时;q 线方程式x=x F ;即x q =x F ；而饱和

蒸汽进料时;q 线方程式y=x F ;即y q =x F ..

3、 掌握通过质量分数换算成摩尔分数以及摩尔流量的方法;要特别注意摩尔流量计算时应该用每一个组分的流量乘以它们的摩尔分数而不是质量分数..

习题1：书上P71页课后习题第5题；

分析：本题的考察重点是质量分数与摩尔分数之间的转换;这个转换大家一定要注意;很多同学在此常会出错..在此我们采用直接将原料组成和原料流量都转换成摩尔量来进行计算;首先还是先列出所有题目给出的已知量;为了便于区分;建议大家以后再表示质量分数的时候可以使用w 来表示;而表示摩尔分数时使用x 来表示：

① 根据题目已知：w F =0.3;F=4000kg/h;w w =0.05;另外还可以知道二硫化碳

的分子量Mcs 2=76;四氯化碳的分子量Mccl 4=154

根据这些条件可以先将进料和塔底组成转换成摩尔组成

② =+F x =二硫化碳摩尔量二硫化碳质量分数二硫化碳分子量总摩尔量二硫化碳质量分数二硫化碳分子量四氯化碳质量分数四氯化碳分子量

0376=0.4650376+1-03154

F x =..（.） ③ 同理可以求出塔底组成

化工原理精馏复习题

一、填空题

1. 在1个大气压.96℃时, 苯的饱和蒸气压p A　=160.5(kPa),甲苯的饱和蒸气压p B=65.66(kp A　),苯--甲苯混合溶液达于平衡时, 液相组成x　______.气相组成y　=______.相对挥发α=____.

(***答案*** 0.376 0.596 2.44)

2.在汽-液相平衡的t-x-y图中,沸点与液相组成的关系曲线,称为________,沸点与汽相组成的曲线,称为____________.( ***答案***液相线(或泡点线) 汽相线(或露点线))

3. 在汽-液相平衡的t-x-y图中, 液相线与汽相线将图平面平分为三个区:汽相线以上的区域称为________,液相线以下的区域称为_________,汽.液相线之间的区域为___________.

(***答案*** 汽相区液相区汽液共存区)

4.在y-x图中,以A组份标绘的平衡曲线在对角线的左上方,则表示A组分比B组分的挥发度______.平衡曲线若在对角线的右下方,则表示A组分比B组分挥发度_____. (***答案*** 高低)

5.精馏过程,就是利用混合液的各组分具有不同的__________,利用_____________、 _____________的方法,将各组分得以分离的过程. （***答案*** 沸点(或挥发度) 多次部分汽化多次部分冷凝)

6. 某泡点进料的连续精馏塔,已知其精馏段操作线方程为y=0.80x+0.172,提馏段操作线方程为

　_______,原料组成x　=________.釜液组成y=1.3x-0.018,则回流比 R=_______,馏出液组成x=

五蒸馏

汽液相平衡

1.1 苯(A)与氯苯(B)的饱和蒸汽压[mmHg]和温度[℃]的关系如下:

t 80.92 90 100 110 120 130 131.8

p 760 1008 1335 1740 2230 2820 3020

p 144.8 208.4292.8 402.6 542.8 719 760 若苯—氯苯溶液遵循Raoult定律,且在1atm下操作,试作：

(1) 苯—氯苯溶液的t—x(y)图及y—x图；

(2) 用相对挥发度的平均值另行计算苯—氯苯的x—y值。

1.2 苯—甲苯混合液的组成x=0.4(摩尔分率),求其在总压p=600[mmHg]下的泡点及平衡汽相组成。又苯和甲苯的混合气含苯40％(体积％)，求常压下的露点。已知苯—甲苯混合液服从拉乌尔定律。苯(A)和甲苯(B)的蒸汽压p、p [mmHg],按下述Antoine方程计算：式中t为温度[℃]。

lg p=6.89740-1206.350/(t+220.237)

lg p=6.95334-1343.943/(t+219.237)

1.3 某双组分理想物系当温度t=80℃时，p=106.7kPa，p=40kPa，液相摩尔组成为x A=0.4，试求:

(1) 与此液相组成相平衡的汽相组成y A；

(2) 相对挥发度α。

1.4 一双组分精馏塔，塔顶设有分凝器，已知进入分凝

器的汽相组成y1=0.96(•摩尔分率,下同)，冷凝液组成x D=0.95，两个组分的相对挥发度α=2，求:

(1) 出分凝器的汽相组成y D=?

(2) 出分凝器之液、汽的摩尔流率之比L/V D=? 习题4附图

精馏练习题

一、填空题

【1】精馏操作的依据是（混合液中各组分的挥发度的差异）。实现精馏操作的必要条件是

（

塔

顶液相回流）和（塔底上升气流）。

【2】气液两相呈平衡状态时，气液两相温度（相同），液相组成（低于）气相组成。

【3】用相对挥发度表达的气液平衡方程可写为（）。根据的大小，可用来（判断用蒸馏方法分离的难易程度），若=1,则表示（不能用普通的蒸馏方法分离该混合液）。【4】某两组分物系，相对挥发度3，在全回流条件下进行精馏操作，对第n、n+1两层理论踏板（从塔顶往下计），若已知y n 0.4,则y n i （0.182 ）。全回流适用于（精馏开工阶段）或（实验研究场合）。

【5】某精馏塔的精馏操作线方程为y 0.72X 0.275，则该塔的操作回流比为（2.371），

馏出液组成为（0.982）。

【6】在精馏塔设计中，若FX f进料温度P保持不变，若增加回流比R,则X p （增大）

x

w （减小），丄（增大）。

V

【7】操作中的精馏塔，若X f FV进料温度不变，若釜液量W增加，则x p （增加），X w （增大）

-（增加）。

V

二、选择题

（1）在用相对挥发度判别分离的难易程度时，下列哪种情况不能用普通蒸馏的方法分离

（C ）。

A. AB> 1

B. AB< 1 C . AB =1 D. AB> 10

（2 ）在精馏的过程中，当进料为正处于泡点的饱和液体时，则（ C ）。

A. q > 1

B.q v 0

C.q=1

D.0 v q v 1

（3）精馏塔中由塔顶向下的第n-1、n、n+1层塔板，其气相组成的关系为（ C ）。

精馏习题

一、填空

1. 简单蒸馏的主要特征是________和______。

2.当分离要求和回流比一定时，进料的值最小，此时分离所需的理论板数。

3. 恒沸精馏和萃取精馏主要针对_____和______物系，这两种特殊精馏均采取加入第三组分的办法以改变原物系的_______。

4.某二元理想物系的相对挥发度为2.5，全回流操作时，已知塔内某块理论板的气相组成为0.625，则下层塔板的气相组成为。

5. 精馏塔设计时，若工艺要求一定，减少需要的理论板数，回流比应，蒸馏釜中所需的加热蒸气消耗量应，所需塔径应，操作费和设备费的总投资将是的变化过程。

6. 精馏操作时，若进料的组成、流量和气化率不变，增大回流比，则精馏段操作线方程的斜率，提馏段操作线方程的斜率_______,塔顶组成_______,塔底组成 _______.

7.间歇精馏和平衡蒸馏的主要区别在于________；间歇精馏操作中，若保持回流比不变，则馏出液组成_______ ；若保持馏出液组成不变，回流比需不断________ 。

8. 某精馏操作时，加料由饱和液体改为过冷液体，且保持进料流率及组成、塔顶蒸气量和塔顶产品量不变，则此时塔顶组成，塔底组成，回流比，精馏段操作线斜率L/V 。

9.精馏过程是利用和的原理而进行的。精馏设计中，回流比越，所需理论板越少，操作能耗，随着回流比的逐渐增大，操作费和设备费的总和将呈现的变化过程。

10.精馏设计中，当回流比增大时所需理论板数（增大、减小），同时蒸馏釜中所需加热蒸汽消耗量（增大、减小），塔顶冷凝器中冷却介质消耗量（增大、减小），所需塔径（增大、减小）。

化工原理精馏习题及答案

一.选择题

1. 蒸馏就是利用各组分( )不同的特性实现分离的目的。 C

A 溶解度;

B 等规度;

C 挥发度;

D 调与度。

2.在二元混合液中,沸点低的组分称为( )组分。 C

A 可挥发;

B 不挥发;

C 易挥发;

D 难挥发。

3.( )就是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。 A

A 液相回流;

B 进料;

C 侧线抽出;

D 产品提纯。

4.在( )中溶液部分气化而产生上升蒸气,就是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少条件。 C

A 冷凝器;

B 蒸发器;

C 再沸器;

D 换热器。

5.再沸器的作用就是提供一定量的( )流。 D

A 上升物料;

B 上升组分;

C 上升产品;

D 上升蒸气。

6.冷凝器的作用就是提供( )产品及保证有适宜的液相回流。 B

A 塔顶气相;

B 塔顶液相;

C 塔底气相;

D 塔底液相。

7.冷凝器的作用就是提供塔顶液相产品及保证有适宜的( )回流。 B

A 气相;

B 液相;

C 固相;

D 混合相。

8.在精馏塔中,原料液进入的那层板称为( )。 C

A 浮阀板;

B 喷射板;

C 加料板;

D 分离板。

9.在精馏塔中,加料板以下的塔段(包括加料板)称为( )。 B

A 精馏段;

B 提馏段;

C 进料段;

D 混合段。

10.某二元混合物,进料量为100 kmol/h,x F = 0、6,要求塔顶x D 不小于0、9,则塔顶最大产量为

( )。 (则W=0) B

A 60 kmol/h;

B 66、7 kmol/h;

C 90 kmol/h;

D 100 kmol/h 。

11.精馏分离某二元混合物,规定分离要求为D x 、

精 馏 习 题

四、计算题

1某塔顶蒸汽在冷凝器中作部分冷凝，所得的气、液两相互成平衡。气相作产品，液相作回流，参见附图。塔顶产品组成为：全凝时为D x ，分凝时为0y 。设该系统符合恒摩尔流的假定，试推导此时的精馏段操作线方程。

解： 由精馏段一截面与塔顶（包括分凝器在内）作物料衡算。

0Dy Lx Vy +=， 若回流比为R

则01

11y R x R R y V D x V L y +++=+=

对于全凝时 精馏段操作线D x R x R R y 1

11+++= 可知：当选用的回流比一致，且0y x D =时两种情况的操作线完全一致。在x y ~图上重合，分凝器相当于一块理论板。

2用一精馏塔分离二元液体混合物，进料量100kmol/h ，易挥发组分x F =0.5，泡点进料，得塔顶产品x D =0.9，塔底釜液x W =0.05（皆摩尔分率），操作回流比R=1.61，该物系平均相对挥发度α=2.25，塔顶为全凝器，求： (1) 塔顶和塔底的产品量（kmol/h ）；

(2) 第一块塔板下降的液体组成x 1为多少； (3) 写出提馏段操作线数值方程； (4) 最小回流比。 解：（1）塔顶和塔底的产品量（kmol/h ）；

F=D+W=100 （1） 505.010005.09.0=⨯==⨯+⨯F Fx W D （2） 上述两式联立求解得 W=47.06kmol/h D=52.94kmol/h （2）第一块塔板下降的液体组成x 1为多少； 因塔顶为全凝器， 1

1

1)1(1x x y x D -+=